ลิกนิน (อังกฤษ: lignin) เป็นชั้นของพอลิเมอร์ธรรมชาติเชิงซ้อนที่เป็นส่วนประกอบสำคัญของโครงสร้างพืชมีท่อลำเลียงและสาหร่ายบางชนิด[1] ลิกนินเป็นหนึ่งในส่วนประกอบสำคัญของผนังเซลล์เนื่องจากมีคุณสมบัติแข็งเกร็งและไม่เน่าเปื่อยง่าย ลิกนินถูกกล่าวถึงครั้งแรกในปี ค.ศ. 1813 โดยโอกุสแต็ง ปีรามัส เดอ ก็องดอล นักพฤกษศาสตร์ชาวสวิส ผู้ตั้งชื่อตามคำภาษาละติน lignum ที่แปลว่าไม้[2]

ตัวอย่างของโครงสร้างที่เป็นไปได้ของลิกนิน ในภาพนี้ (ไม่นับโซ่ข้างที่เป็นคาร์โบไฮเดรต) มี 28 มอนอเมอร์ (ส่วนใหญ่เป็นคอนิเฟอริลแอลกอฮอล์) มีคาร์บอน 278 อะตอม, ไฮโดรเจน 407 อะตอม และออกซิเจน 94 อะตอม

ลิกนินถือเป็นพอลิเมอร์ธรรมชาติที่พบมากที่สุดในโลกเป็นอันดับสองรองจากเซลลูโลส เป็นพอลิเมอร์เชื่อมโยงข้ามที่มีมวลโมเลกุลเกิน 10,000 หน่วยมวลอะตอม มีคุณสมบัติเป็นสารประกอบอะโรมาติกที่เป็นไฮโดรโฟบิก[3] ลิกนินมีมอนอเมอร์คือมอนอลิกนอลสามชนิดได้แก่ พาราคูมาริลแอลกอฮอล์ คอนิเฟอริลแอลกอฮอล์ และซินาพิลแอลกอฮอล์[4] มอนอลิกนอลเหล่านี้รวมตัวในรูปฟีนิลโพรพานอยด์สามแบบคือ p-hydroxyphenyl (H), guaiacyl (G) และ syringyl (S)[5] โดยพืชเมล็ดเปลือยมีลิกนินที่ประกอบด้วยแบบ G เป็นส่วนใหญ่ ขณะที่พืชใบเลี้ยงคู่ส่วนใหญ่เป็นแบบผสมระหว่าง G กับ S ส่วนพืชใบเลี้ยงเดี่ยวเป็นแบบผสมกันทั้งสามแบบ[5] พืชแต่ละชนิดมีองค์ประกอบของลิกนินแตกต่างกันไป ตัวอย่างเช่นแอสเพน (หมู่ Populus sect. Populus) ประกอบด้วยคาร์บอน 63.4%, ออกซิเจน 30%, ไฮโดรเจน 5.9% และเถ้า 0.7%[6] ลิกนินสามารถเขียนในรูปสูตรเคมีทั่วไปคือ (C31H34O11)n

ลิกนินทำหน้าที่หลายอย่างในพืช เช่น เติมช่องว่างในผนังเซลล์ระหว่างเซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส และเพกทิน, รองรับเซลล์เทรคีด เซลล์เวสเซลในไซเลม และเซลล์สเคลอรีดในสเคลอเรนไคมา, จับกับเฮมิเซลลูโลสและพอลิแซ็กคาไรด์อื่น ๆ เพื่อเสริมความแข็งแรงให้ผนังเซลล์[7] ลิกนินมีส่วนสำคัญในการลำเลียงน้ำในลำต้นพืชโดยทำงานร่วมกับเยื่อเลือกผ่านที่ยอมให้น้ำแพร่ผ่าน ขณะที่ตัวลิกนินเองเป็นไฮโดรโฟบิกซึ่งไม่จับกับโมเลกุลน้ำจึงลำเลียงน้ำไปตามไซเลมได้[8] การพบลิกนินในพืชมีท่อลำเลียงทำให้เกิดข้อสันนิษฐานว่าลิกนินมีหน้าที่เดิมคือลำเลียงน้ำ อย่างไรก็ตามบางส่วนชี้ว่าลิกนินพบในสาหร่ายสีแดงซึ่งเป็นพืชไม่มีท่อลำเลียงเช่นกัน จึงเป็นไปได้ว่าลิกนินมีหน้าที่เดิมคือเป็นโครงสร้างป้องกัน[9] การผลิตลิกนินเป็นผลพลอยได้จากการผลิตกระดาษเชิงอุตสาหกรรม โดยลิกนินจะถูกแยกระหว่างการผลิตเพราะจะทำให้กระดาษเปลี่ยนเป็นสีเหลืองเมื่อเก่า[10] ลิกนินถูกใช้เป็นสารหล่อลื่น สารลดแรงตึงผิว สารเคลือบผิว สารหน่วงไฟ[11] และปัจจุบันมีการศึกษาเพื่อพัฒนาเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพ[12]

อ้างอิงแก้ไข

  1. Martone, Pt; Estevez, Jm; Lu, F; Ruel, K; Denny, Mw; Somerville, C; Ralph, J (Jan 2009). "Discovery of Lignin in Seaweed Reveals Convergent Evolution of Cell-Wall Architecture". Current Biology. 19 (2): 169–75. doi:10.1016/j.cub.2008.12.031. ISSN 0960-9822. PMID 19167225.
  2. E. Sjöström (1993). Wood Chemistry: Fundamentals and Applications. Academic Press. ISBN 978-0-12-647480-0.
  3. Yinghuai, Zhu; Yuanting, Karen Tang; Hosmane, Narayan S. (January 23, 2013). "Applications of Ionic Liquids in Lignin Chemistry". IntechOpen. doi:10.5772/51161. สืบค้นเมื่อ August 23, 2020.
  4. K. Freudenberg & A.C. Nash (eds) (1968). Constitution and Biosynthesis of Lignin. Berlin: Springer-Verlag.CS1 maint: extra text: authors list (link)
  5. 5.0 5.1 W. Boerjan; J. Ralph; M. Baucher (June 2003). "Lignin biosynthesis". Annu. Rev. Plant Biol. 54 (1): 519–549. doi:10.1146/annurev.arplant.54.031902.134938. PMID 14503002.
  6. Hsiang-Hui King; Peter R. Solomon; Eitan Avni; Robert W. Coughlin (Fall 1983). "Modeling Tar Composition in Lignin Pyrolysis" (PDF). Symposium on Mathematical Modeling of Biomass Pyrolysis Phenomena, Washington, D.C., 1983. p. 1. คลังข้อมูลเก่า เก็บจาก แหล่งเดิม (PDF) เมื่อ 2017-08-08. สืบค้นเมื่อ 2020-08-23.
  7. Chabannes, M.; และคณะ (2001). "In situ analysis of lignins in transgenic tobacco reveals a differential impact of individual transformations on the spatial patterns of lignin deposition at the cellular and subcellular levels". Plant J. 28 (3): 271–282. doi:10.1046/j.1365-313X.2001.01159.x. PMID 11722770.
  8. K.V. Sarkanen & C.H. Ludwig (eds) (1971). Lignins: Occurrence, Formation, Structure, and Reactions. New York: Wiley Intersci.CS1 maint: extra text: authors list (link)
  9. Labeeuw, Leen; Martone, Patrick T.; Boucher, Yan; Case, Rebecca J. (May 21, 2015). "Ancient origin of the biosynthesis of lignin precursors". Biology Direct. doi:10.1186/s13062-015-0052-y. สืบค้นเมื่อ August 23, 2020.
  10. Woodward , Aylin (September 22, 2018). "Why Do Book Pages Turn Yellow Over Time?". Live Science. สืบค้นเมื่อ August 23, 2020.
  11. Neeraj Mandlekar; และคณะ (March 21, 2018). "An Overview on the Use of Lignin and Its Derivatives in Fire Retardant Polymer Systems". IntechOpen. doi:10.5772/intechopen.72963. สืบค้นเมื่อ August 23, 2020. Explicit use of et al. in: |author= (help)
  12. Abengoa (2016-04-21), The importance of lignin for ethanol production, สืบค้นเมื่อ 2016-08-10.